Công nghệ chip nhớ trên ổ cứng SSD: SLC, MLC, TLC, QLC và PLC là gì?

Trong quá trình tìm kiếm ổ SSD phù hợp, chắc hẳn bạn đã từng khá bối rối khi thấy các thuật ngữ như SLC, SATA III, NVMe và M.2. Chúng thật sự có ý nghĩa gì ?

Khác nhau về ô nhớ (Cell)

Các ổ SSD ở thời điểm hiện tại sử công nghệ lưu trữ flash NAND, được cấu thành từ các ô nhớ (memory cell). Đây là những đơn vị cơ sở mà dữ liệu được ghi trên đó. Tùy vào loại SSD khác nhau mà mỗi ô nhớ sẽ chứa một lượng bit khác nhau (0 và 1).

SSD SLC (Single-layer cell)

Đây là loại SSD cơ bản nhất, thường xuyên được các doanh nghiệp sử dụng. Mỗi ô nhớ trong NAND SLC chỉ chứa một bit dữ liệu, 0 hoặc 1. Tuy nhiên nó lại có nhiều điểm mạnh: tốc độ nhanh nhất, độ trễ thấp nhất, độ bền sử dụng cao (dựa trên chu kỳ ghi xóa) và ít xảy ra lỗi. Vậy nên có thể nói SLC là loại ổ cứng đáng tin cậy nhất trong số "anh em" nhà SSD.

Như đã nói ở trên, SLC rất phổ biến trong môi trường doanh nghiệp, nơi mà rủi ro mất dữ liệu phải ở tỷ lệ thấp, và độ bền của SLC chính là thứ mà các công ty quan tâm lựa chọn. Bù lại, SSD SLC thật sự là một sản phẩm khó tìm mua trên thị trường, và chi phí bỏ ra cho nó cũng không hề rẻ chút nào. Trên Amazon, SSD SLC enterprise 128GB có giá bán gần bằng với SSD dung lượng 1TB dành cho người dùng thông thường sử dụng chuẩn NAND TLC.

Trong trường hợp chúng ta bắt gặp SSD SLC phiên bản dành cho cá nhân, thì có thể nó sử dụng một loại công nghệ NAND và bộ nhớ cache SLC khác nhằm cải tiến hiệu suất phù hợp với đối tượng khách hàng.

SSD MLC (Multi-layer cell)

Cái tên multi-layer có lẽ không chính xác để mô tả loại SSD này, bởi mỗi ô nhớ của nó chỉ chứa được tối đa 2 bit 0 và 1 chứ không quá nhiều. SSD MLC có tốc độ chậm hơn so với SLC bởi nó cần nhiều thời gian để ghi 2 bit vào ô nhớ. Đồng thời độ bền và độ tin cậy của nó cũng không được đánh giá cao như SLC bởi quá trình ghi dữ liệu vào flash NAND xảy ra thường xuyên hơn. SSD MLC hiếm xuất hiện trên thị trường, và dung lượng ổ cứng cao nhất bạn có thể mua được là 1TB.

SSD TLC (Triple-layer cell)

Đúng như cái tên của nó, SSD TLC sẽ chứa được tối đa 3 bit trong mỗi ô nhớ. Đây là loại ổ đĩa thể rắn thông dụng nhất hiện nay.

TLC có không gian bộ nhớ lưu trữ lớn hơn nhiều so với SLC và MLC trong cùng kích thước vật lý, hay thậm chí là nhỏ hơn, và tất nhiên nó phải hi sinh các yếu tố về tốc độ, độ bền và độ tin cậy. Tuy nhiên điều này không có nghĩa SSD TLC là ổ đĩa "dỏm". Thực tế, đây là phần cứng tốt nhất mà bạn có thể mua ngay bây giờ, với mức giá giảm sâu và chỉ với vài trăm nghìn đồng, bạn đã có một ổ đĩa SSD TLC 128GB chất lượng tốt.

Và đừng quá lo lắng về độ bền của loại SSD này, bởi tuổi thọ của chúng thông thường là vài năm.

Một chút khái niệm về Terabytes Written (TBWs)

Terabytes Written là một chuẩn mực thường được đem ra để đo lường độ bền của các loại SSD, cho biết dung lượng tối đa có thể viết lên ổ đó trong một vòng đời của nó.

Đơn cử, đối với loại SSD Samsung 860 Evo dung lượng khoảng 500GB, con số TBW đạt được sẽ vào khoảng 600, nghĩa là chúng ta sẽ có thể viết được tối đa khoảng 600TB dữ liệu lên nó trước khi bị hỏng. Tương tự với phiên bản 1TB đạt mức 1200TBW. Lượng dữ liệu bạn có thể viết lên ổ SSD là cực kỳ lớn, vì vậy người dùng không cần quá lo lắng bởi chúng vẫn sẽ hoạt động tốt qua nhiều năm sử dụng.

TBW còn là "dấu mốc" an toàn để người dùng cân nhắc thay thế ổ đĩa SSD mới và kịp thời sao lưu dữ liệu của mình, tránh mất mát thông tin và tài liệu cá nhân lưu trên SSD cũ.

SSD QLC (Quad-level cell)

QLC là công nghệ hiện đại nhất ứng dụng trong sản xuất SSD hiện nay, ổ đĩa SSD QLC cho phép ghi được tối đa lên đến 4 bit trên mỗi ô nhớ. Vì vậy loại SSD này sẽ chứa được nhiều dữ liệu hơn so với những cái tên đã được nhắc đến ở trên. Tuy nhiên trong thời điểm hiện tại, NAND QLC đang gặp phải một số vấn đề về hiệu năng, và các nhà sản xuất đang cố gắng tối ưu hóa nó.

Độ bền cũng là một nhược điểm lớn của QLC. SSD phân khúc bình dân Crucial P1 QLC NVMe chỉ đạt mức 100TBW với phiên bản 500GB, và 200TBW với 1TB. Mặc dù con số này khá thấp nếu so sánh với TLC, nhưng cũng là lựa chọn phù hợp cho mục đích sử dụng thông thường.

SSD PLC (Penta-level cell)

SSD PLC đang trong quá trình phát triển và sớm sẽ đến với tay khách hàng trong thời gian gần. Các nhà sản xuất như Toshiba đã úp mở về loại SSD mới này vào hồi tháng 8, một vài tháng sau đó, Intel tuyên bố tham gia vào cuộc chơi NAND PLC. Với khả năng chứa lên đến 5 bit trong mỗi ô nhớ, SSD PLC được hi vọng sẽ có dung lượng cao hơn và giá thành rẻ hơn các loại SSD hiện tại, tuy nhiên vấn đề độ bền và hiệu suất sẽ là mối lo ngại lớn như các loại ổ cứng TLC và QLC.

Vì vậy, hãy cân nhắc nếu bạn muốn "tậu" cho mình một ổ SSD PLC trong thời gian đến. Ít nhất chúng ta nên đợi cho đến khi có những đánh giá khách quan nhất từ các chuyên gia hay reviewer công nghệ. Đồng thời, không quên kiểm tra mức TBW từ nhà sản xuất để ước lượng vòng đời sử dụng của loại SSD này.

Công nghệ liên quan

Trên đây là những loại SSD flash NAND cơ bản, ngoài ra còn có một số loại công nghệ khác được tích hợp trên SSD bạn cũng nên biết:

3D NAND: Các nhà sản xuất NAND trước đây đã cố gắng đặt các ô nhớ NAND gần nhau trên một mặt phẳng, giúp tối giản kích thước và làm tăng dung lượng của SSD. Tuy nhiên sau đó lại xuất hiện nhược điểm mới, khi các bộ nhớ flash bắt đầu mất độ tin cậy bởi các ô nhớ đặt quá gần nhau. Để cải thiện điều này, nhà sản xuất bắt đầu đặt các ô nhớ chồng lên nhau, giúp gia tăng mật độ và dung lượng bộ nhớ lên rất nhiều. Vậy nên loại SSD này thường được gọi là 3D NAND, hay NAND dọc (vertical NAND, V-NAND).

Wear leveling: Thông thường, SSD ở trạng thái còn mới sẽ có tốc độ đọc và ghi rất nhanh, nhưng sau một thời gian sử dụng sẽ bị giảm đi đáng kể, nguyên nhân đến từ sự xuống cấp của các ô nhớ bên trong SSD. Để giữ các ổ đĩa ở trạng thái tốt trong thời gian dài hơn, các nhà sản xuất đã tích hợp công nghệ wear leveling, cho phép ghi dữ liệu vào càng nhiều ô nhớ càng tốt. Thay vì luôn ghi trực tiếp một block vào một vị trí nhất định của ổ cứng, thì wear leveling sẽ phân phối quá trình ghi ra đều nhau, đảm bảo mức độ hao mòn của các ô nhớ là như nhau.

Cache: Mọi SSD đều được tích hợp bộ nhớ đệm (cache) để lưu trữ dữ liệu tạm thời trước khi chính thức ghi vào ổ. Các bộ nhớ cache này đóng vai trò quan trọng nhằm tăng hiệu suất SSD và thường được tích hợp trong các loại ổ đĩa NAND SLC hoặc MLC. Khi bộ nhớ cache đầy, hiệu năng ổ đĩa SSD sẽ có thể giảm đi đáng kể - đặc biệt đúng với một số loại ổ TLC và QLC.

SATA III: Đây là chuẩn kết nối phổ biến của các loại SSD chuyên sử dụng cho PC. ổ cứng SSD SATA III có tốc độ đọc ghi lên đến 600MB/s.

NVMe: Là chuẩn kết nối của SSD với bo mạch chủ thông qua giao tiếp PCI Express (PCle) cho tốc độ rất nhanh. Các ổ đĩa NVMe tiêu chuẩn hiện tại nhanh hơn khoảng ba lần so với SATA III.

M.2: Thiên về yếu tố hình thức (kích cỡ vật lý, cấu trúc và thiết kế) của ổ cứng NVMe. Chúng thường được gọi là "thanh kẹo cao su" bởi chúng nhỏ gọn và khá vuông vức, có thể lắp vừa các khe có cấu tạo đặc biệt trên hầu hết các bo mạch chủ hiện đại ngày nay.

Trên đây là tất cả những thông tin bạn nên biết về các loại flash NAND SSD đang có mặt trên thị trường, và mong rằng qua bài viết này có thể giúp bạn phần nào lựa chọn được ổ đĩa phù hợp với nhu cầu sử dụng của bản thân.